Gương cầu lõm là gì?

Trong bài viết trước, chúng ta đã được tìm hiểu khái niệm về Gương cầu lồi. Ở bài viết này, Toploigiai sẽ đưa đến cho các bạn thêm một khái niệm mới: Gương cầu lõm.

1. Gương cầu lõm là gì?

Gương cầu lõm hay Gương hội tụ là gương có bề mặt phản xạ là mặt trong của một phần hình cầu và hướng về phía nguồn sáng.

2. Tính chất của ảnh tạo bởi gương cầu lõm

- Ảnh một vật tạo bởi gương cầu lõm thường là ảnh ảo và thường lớn hơn vật. 

- Ảnh đó không hứng được trên màn chắn.

3. Sự phản xạ ánh sáng trên gương cầu lõm

Gương cầu lõm có tác dụng biến đổi một chùm tia sáng tới song song thành một chùm tia phản xạ hội tụ tại 1 điểm trước gương và ngược lại, biến đổi 1 chùm tia tới phân kì thích hợp thành một chùm tia phản xạ song song. Không giống như gương cầu lồi, tính chất ảnh của vật sẽ khác nhau tùy thuộc vào vị trí tương đối của vật so với tiêu điểm và tâm của gương. Gương cầu lõm khi ánh sáng mặt trời chiếu vào thì sẽ nung nóng vật và có thể đốt cháy vật.

4. Vị trí trên gương cầu lõm

- Vật ở vô vực: Khi một đối tượng được đặt ở vô cực, một hình ảnh thực được hình thành ở tiêu điểm. Kích thước của hình ảnh nhỏ hơn nhiều so với đối tượng.

- Vị trí đặt phía sau tiêu điểm: Khi một đối tượng được đặt phía sau tiêu điểm của gương cầu lõm, một hình ảnh thực được hình thành giữa tâm cong và tiêu cự. Kích thước của hình ảnh nhỏ hơn so với đối tượng.

- Tại trung tâm của mặt cong: Khi một đối tượng được đặt ở trung tâm của độ cong và tiêu cự, hình ảnh thực được hình thành ở trung tâm của độ cong. Kích thước của hình ảnh tương tự như so với đối tượng.

- Khi một đối tượng được đặt ở giữa tâm cong và tiêu cự: Hình ảnh thực được hình thành phía sau tâm cong. Kích thước của hình ảnh nhỏ hơn so với đối tượng.

- Khi một đối tượng được đặt ở tiêu điểm: Hình ảnh thực được hình thành ở vô cực. Kích thước của hình ảnh lớn hơn nhiều so với đối tượng.

- Khi một đối tượng được đặt ở giữa tiêu điểm và cực: Một hình ảnh ảo được hình thành. Kích thước của hình ảnh lớn hơn so với đối tượng.

5. Công thức của gương cầu lõm

Công thức về tiêu cự F với khoảng cách d từ vật đến gương và khoảng cách f từ ảnh đến gương: 

Qua đó, ta có 2 trường hợp:

• F < d: khi d < 0, f < 0 và F < 0 sẽ tạo ra ảnh thật.
• F > d: khi d < 0, F < 0  và f < 0 sẽ tạo ra ảnh ảo.

Trong công thức này, khoảng cách d sẽ luôn dương, F âm khi là gương cầu lõm và f dương với ảnh thật và âm với ảnh ảo. Từ công thức này, ta có thể rút ra cách vẽ ảnh ảo qua gương cầu lõm, đó là đặt f < 0 ta sẽ vẽ được ảnh ảo.

Ngoài ra, ta cũng cần lưu ý công thức: 

trong đó:  F là tiêu cự của gương, và R là bán kính cong của gương.

6. Ứng dụng của gương cầu lõm

Ngày nay, gương cầu lõm được dùng để chế tạo kính thiên văn, chao đèn, đo nhiệt độ ở bề mặt trời, dụng cụ dành cho bác sĩ nha khoa.... Ứng dụng thực tế của gương cầu lõm là: làm các pha đèn (đèn pin, đèn ô tô), chế tạo kính thiên văn,...; Một cách sử dụng năng lượng Mặt Trời đó là: sử dụng gương cầu lõm có kích thước lớn tập trung ánh sáng Mặt Trời vào một điểm (để đun nước, nấu chảy kim loại,…), sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời vào việc chạy ôtô, đun bếp, làm pin nhờ vào gương cầu lõm,...

7. Acsimet - Diệu kế đánh giặc

Acsimet là một nhà vật lý học nổi tiếng, chuyện xưa kể như thế này, Thời kỳ cổ Hi Lạp, giữa các nước nhỏ thường xảy ra chiến tranh, còn Acsimet ở một nước rất nhỏ bé có tên gọi là Syracuse cũng không tránh khỏi tình trạng đó. Cho dù ở tuổi 73 nhưng ông vẫn tham gia chiến đấu bảo vệ tổ quốc.

Lực lượng của kẻ địch hết sức hùng mạnh, tướng chỉ huy hải quan của chúng là một kẻ ngạo mạn và hung ác chỉ huy 60 chiếc thuyền, dương oai diễu võ tiến vào Syracuse.

Acsimet đã chế tạo một loại súng bắn đá. Khi nhìn thấy kẻ thù đến gần, Acsimet mới lệnh: "Bắn!" thế là từng viên đá ớn phóng ra rơi lên chiếc thuyền của kẻ địch, không ít thuyền chiến bị phá hỏng, bọn địch sợ khiếp vía chạy tháo thân. Bị tổn thất chúng đành phải rút lui, rồi bàn nhau tìm cách đánh tiếp. Có người trong chúng đưa ra đề nghị sẽ đánh vào ban đêm, không để đèn, không thổi kèn, lặng lẽ tiến lên, đợi khi tiến sát chân thành Syracuse lúc ấy vũ khí của Acsimet phát minh sẽ không thể sử dụng được nữa.

Lần hai, quân lính tiến thẳng vào cổng thành, lần này Acsimet vẫn đang chỉ huy binh sĩ chuẩn bị máy bắn đá, chỉ có điều lần này là loại khác. Ông buộc một tấm ván có một đầu vừa mỏng vừa rộng vào những cái gân bò, một đầu của nó xếp đầy những hòn đá to hỏi các loại, những sợi gân bò này được nối với một tay quay kiểu trục quay, khi những sợi gân bò được xoắn thật chặt thì buông lỏng tay ra, đầu ván bật lên mạnh, những viên đá bắn thẳng lên trời rồi rơi thẳng xuống, đánh trúng vào những chiến thuyền đang áp sát bờ và bọn binh sĩ, có một hòn đá đã đập đúng đầu tên chỉ huy.

Lần thứ ba, ông yêu cầu mỗi một phụ nữ đều phải đem gương sọi của mình đến tập trung ở bờ biển. Ngay khi quân lính vừa tới, Bỗng nhiên, một tia sáng chói mắt từ cảng chiếu tới. Rồi từng cột ánh sáng đi động và cuối cùng tập trung tại một điểm, điểm sáng đó chói lòa, nóng như đốt. Nó rọi vào cánh buồm lớn của chiếc thuyền chiến đi đầu. Cánh buồm bốc ra một làn khói nhẹ, không biết từ đâu bốc ra mùi khét giẻ cháy. Mọi người trên chiếc thuyền đều muốn dập tắt lửa, nhưng không thể với tới được, gió biển thổi nhẹ, ngọn lửa đỏ nhảy múa theo gió, trong chốc lát cả cánh buồm lửa, ngọn lửa bùng cháy lên trước gió. Đốm sáng từ bờ chiếu xuống di động tìm đến các chiếc thuyền, rồi chiếc thuyền chiến thứ hai, thứ ba cũng bốc cháy, chúng hội thành biển lửa.

Acsimet đã dựa vào tính chất của gương cầu lõm: Xếp các gương phẳng nhỏ theo hình một chỏm cầu, mặt phản xạ tạo thành mặt lõm của gương cầu. Hướng gương cầu lõm này về phía Mặt Trời. Điều chỉnh cho chỗ ánh sáng hội tụ đúng vào thuyền giặc.

(Bài viết được trích dẫn từ nhiều nguồn).